2027届高考地理一轮复习 知识清单 物质迁移与能量交换

2027届高三地理复习 · 自然地理环境的物质迁移与能量交换 2027届高三地理复习 自然地理环境的物质迁移与能量交换 核心归纳 整体性 · 水循环 · 生物循环 · 地质循环 · 圈层联系 · 人类活动 适用对象：2027届高考考生 第一讲　自然地理环境的整体性 一、自然地理环境的组成要素 自然地理环境由大气、水、岩石、生物、土壤、地形等要素组成。这些要素通过水循环、生物循环和岩石圈物质循环等过程，进行着物质迁移和能量交换，形成了一个相互渗透、相互制约和相互联系的整体。 1. 大气圈：由气体和悬浮物组成，是地球最外部的圈层。 2. 水圈：由地球表层各种水体组成，是连续但不规则的圈层。 3. 岩石圈：由地壳和上地幔顶部组成，是地球表层的固体部分。 4. 生物圈：是地球表层生物及其生存环境的总称，占有大气圈底部、水圈全部和岩石圈上部。 图1-1　地球四大圈层间物质交换示意图 二、地理要素间的物质迁移与能量交换 自然地理环境各要素之间通过以下三大循环进行物质迁移和能量交换： 1. 水循环：水在大气圈、水圈、岩石圈和生物圈中连续运动，实现了水分的迁移和能量的交换。 2. 生物循环：生物通过光合作用、呼吸作用和分解作用，使化学元素在生物与环境之间迁移，实现了有机物的合成与分解。 3. 岩石圈物质循环（地质循环）：岩石在内外力作用下不断转化，实现了矿物质的迁移和地壳物质的循环。 物质迁移与能量交换的意义： ①使自然地理环境各要素形成一个相互联系、相互制约的整体。 ②推动了自然地理环境的发展和演化。 ③塑造了地表形态，形成了丰富多样的自然景观。 ④维持了全球的水热平衡和生态平衡。 三、自然地理环境整体性的表现 1. 每一要素都作为整体的一部分发展变化，与其他要素相互联系和相互作用。 2. 某一要素的变化会导致其他要素甚至整体环境状态的改变（“牵一发而动全身”）。 3. 某一要素的变化不仅影响当地的自然地理环境，还会对其他地区的自然地理环境产生一定的影响。 典型案例： ①黄土高原水土流失：植被破坏→水土流失→土壤肥力下降→河流含沙量增加→下游泥沙淤积→洪涝灾害加剧。 ②全球变暖：CO₂增多→气温升高→冰川融化→海平面上升→沿海低地被淹没→生态系统变化。 循环类型 迁移物质 主要环节 能量来源 水循环 水（H₂O） 蒸发、水汽输送、降水、径流 太阳能、重力能 生物循环 碳、氮、氧等化学元素 光合作用、呼吸作用、分解作用 太阳能 地质循环 岩石、矿物质 冷却凝固、外力作用、变质作用、重熔再生 地球内能、太阳能 四、解题提醒 ▲ 1. 自然地理环境整体性的核心是各要素间的物质迁移和能量交换。 ▲ 2. 三大循环：水循环、生物循环、岩石圈物质循环。 ▲ 3. “牵一发而动全身”是整体性的重要表现。 ▲ 4. 水循环能量来自太阳能和重力能，生物循环来自太阳能，地质循环来自地球内能和太阳能。 ▲ 5. 生物圈占有大气圈底部、水圈全部和岩石圈上部。 五、即时演练 1. 自然地理环境各要素之间是如何进行物质迁移和能量交换的？ 参考答案： ①自然地理环境的组成：自然地理环境由大气、水、岩石、生物、土壤、地形等要素组成，分别对应大气圈、水圈、岩石圈和生物圈。这些要素不是孤立存在的，而是通过物质迁移和能量交换形成一个相互联系、相互制约的整体。 ②水循环：水在大气圈、水圈、岩石圈和生物圈中连续运动。海洋水蒸发→水汽输送→陆地降水→地表径流/地下径流→回归海洋。水循环实现了水分在各圈层间的迁移，同时伴随着能量的交换（蒸发吸热、降水放热、径流输送能量）。水循环的能量来源是太阳能和重力能。 ③生物循环：生物通过光合作用将大气中的二氧化碳和水转化为有机物，释放氧气；通过呼吸作用消耗有机物，释放二氧化碳；通过分解作用将动植物遗体分解为无机物，回归环境。生物循环使碳、氮、氧等化学元素在生物与环境之间迁移，实现了有机物的合成与分解。生物循环的能量来源是太阳能。 ④岩石圈物质循环（地质循环）：岩浆冷却凝固形成岩浆岩；岩浆岩在外力作用（风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩）下形成沉积岩；岩浆岩和沉积岩在变质作用下形成变质岩；各类岩石在地下深处重熔再生为新的岩浆。地质循环实现了岩石和矿物质的迁移，能量来源是地球内能（内力作用）和太阳能（外力作用）。 ⑤三大循环的联系：三大循环不是孤立的，而是相互联系、相互渗透的。水循环为生物循环提供水分，为地质循环提供外力作用的动力；生物循环影响水循环（植物蒸腾）和地质循环（生物风化、生物沉积岩）；地质循环影响水循环（地形影响径流）和生物循环（土壤提供养分）。 ⑥意义：物质迁移和能量交换使自然地理环境各要素形成一个整体，推动了自然地理环境的发展演化，塑造了地表形态，维持了全球水热平衡和生态平衡。 ⑦在高考中，自然地理环境的整体性和物质循环是高频考点，要理解三大循环的过程、环节和能量来源，并能分析各要素之间的相互联系。 2. 举例说明“牵一发而动全身”的整体性表现。 参考答案： ①“牵一发而动全身”的含义：自然地理环境中某一要素的变化会导致其他要素甚至整体环境状态的改变。这是自然地理环境整体性的重要表现。 ②案例一-黄土高原水土流失：植被破坏（一发）→水土流失加剧→土壤肥力下降→河流含沙量增加→下游河道泥沙淤积→河床抬高→洪涝灾害加剧→地下水位变化→土壤盐碱化→生态环境恶化（全身）。这说明植被这一个要素的破坏，引发了土壤、水文、地貌、气候等多个要素的连锁变化。 ③案例二-全球变暖：大气中CO₂浓度升高（一发）→温室效应增强→全球气温升高→冰川融化→海平面上升→沿海低地被淹没→海水入侵→土壤盐碱化→生态系统变化→生物多样性减少→农业生产受影响（全身）。这说明大气成分的变化引发了气候、水文、地貌、生物、土壤等多个要素的变化。 ④案例三-青藏高原隆起：印度洋板块与亚欧板块碰撞→青藏高原隆起（一发）→改变了亚洲的大气环流→形成了东亚季风→改变了中国的气候格局→影响了河流的流向和水文特征→塑造了三级阶梯的地貌格局→影响了生物分布和土壤发育→形成了独特的高寒生态系统（全身）。这说明地形这一个要素的变化，引发了气候、水文、生物、土壤等多个要素的变化。 ⑤案例四-修建水库：河流上修建水库（一发）→库区水位上升→淹没土地→改变局部气候（湿度增加、温差减小）→地下水位上升→土壤盐碱化→泥沙淤积在库区→下游含沙量减少→下游三角洲萎缩→鱼类洄游受阻→生物多样性变化（全身）。 ⑥原理：自然地理环境各要素通过物质循环和能量交换紧密联系在一起，一个要素的变化会通过物质和能量的传递影响到其他要素，产生连锁反应。这种连锁反应可以是正向的（良性循环），也可以是负向的（恶性循环）。 ⑦在高考中，“牵一发而动全身”是综合题的常见考点，要能结合具体案例，分析一个要素变化如何引发其他要素的连锁变化，体现整体性原理。 第二讲　水循环与物质迁移 一、水循环的类型和环节 水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中，通过蒸发（蒸腾）、水汽输送、降水、下渗、径流等环节连续运动的过程。 1. 海陆间循环（大循环）：海洋水蒸发→水汽输送→陆地降水→地表径流/地下径流→回归海洋。这是最重要的水循环类型，使陆地水不断得到补充和更新。 2. 陆地内循环：陆地水蒸发/植物蒸腾→陆地降水。循环水量较小，但对内陆地区很重要。 3. 海上内循环：海洋水蒸发→海洋降水。循环水量最大。 二、水循环中的物质迁移 水循环不仅是水分的迁移，还伴随着其他物质的迁移： 1. 溶解物质的迁移：水是良好的溶剂，在流动过程中溶解了岩石和土壤中的矿物质（如钙、镁、钠、钾等），将这些物质从陆地搬运到海洋。 2. 泥沙的迁移：地表径流在流动过程中侵蚀地表，携带大量泥沙，将泥沙从上游搬运到下游和海洋，塑造了冲积扇、冲积平原和三角洲等沉积地貌。 3. 污染物的迁移：人类活动产生的污染物（如化肥、农药、工业废水）随水循环扩散，造成水污染。 4. 热量的迁移：水循环通过蒸发吸热、降水放热和径流输送，调节了全球的热量分布，缓解了不同纬度之间的热量不平衡。 三、水循环中的能量交换 1. 蒸发：水从液态变为气态，吸收热量（汽化热），使周围环境降温。 2. 凝结降水：水汽从气态变为液态，释放热量（凝结热），使周围环境增温。 3. 径流：水流从高处流向低处，重力势能转化为动能，塑造地表形态，同时可被开发为水能资源。 4. 水汽输送：大气环流将海洋的水汽和热量输送到陆地，调节了海陆间的水热平衡。 水循环环节 物质迁移 能量交换 蒸发/蒸腾 水从地表进入大气 吸收热量（汽化热） 水汽输送 水汽从海洋到陆地 输送热量和水汽 降水 水从大气到地表 释放热量（凝结热） 下渗 水从地表到地下 重力势能转化 地表径流 水、泥沙、溶解盐类从上游到下游 重力势能→动能，塑造地貌 地下径流 水、矿物质在地下流动 重力势能转化 四、水循环的地理意义 1. 维持全球水量平衡，更新陆地淡水资源。 2. 调节全球热量平衡，缓解不同纬度的热量收支不平衡。 3. 塑造地表形态（侵蚀、搬运、堆积作用）。 4. 迁移物质和能量，联系四大圈层。 5. 影响全球气候和生态。 五、解题提醒 ▲ 1. 海陆间循环使陆地水不断更新，是最重要的水循环类型。 ▲ 2. 水循环不仅迁移水分，还迁移泥沙、溶解盐类和污染物。 ▲ 3. 蒸发吸热、降水放热，水循环调节全球热量平衡。 ▲ 4. 地表径流塑造地表形态（侵蚀、搬运、堆积）。 ▲ 5. 水循环联系了四大圈层，是整体性的重要体现。 六、即时演练 1. 水循环是如何实现物质迁移和能量交换的？ 参考答案： ①水循环的概念：水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中，通过蒸发（蒸腾）、水汽输送、降水、下渗、径流等环节连续运动的过程。水循环分为海陆间循环（大循环）、陆地内循环和海上内循环三种类型。 ②物质迁移-水分迁移：水循环的核心是水分在四大圈层间的迁移。海洋水蒸发进入大气，通过水汽输送到达陆地上空，形成降水落到地表，一部分形成地表径流流入江河，一部分下渗形成地下径流，最终都回归海洋。海陆间循环使陆地水不断得到补充和更新。 ③物质迁移-溶解物质迁移：水是良好的溶剂，在流动过程中溶解了岩石和土壤中的矿物质（如钙、镁、钠、钾等盐类），将这些溶解物质从陆地搬运到海洋。这是海洋中盐分的来源之一，也是土壤中养分迁移的重要途径。 ④物质迁移-泥沙迁移：地表径流在流动过程中侵蚀地表，携带大量泥沙，将泥沙从上游搬运到下游和海洋。在河流出山口形成冲积扇，在中下游形成冲积平原，在入海口形成三角洲。泥沙的迁移塑造了各种沉积地貌。 ⑤物质迁移-污染物迁移：人类活动产生的污染物（如化肥、农药、工业废水、生活污水）随水循环扩散，从陆地进入河流、湖泊和海洋，造成水污染。污染物还可以通过下渗进入地下水，污染地下水源。 ⑥能量交换-蒸发吸热：水从液态变为气态（蒸发/蒸腾）需要吸收热量（汽化热），使周围环境降温。海洋蒸发吸收了大量太阳辐射，调节了海洋和大气的温度。 ⑦能量交换-降水放热：水汽从气态变为液态（凝结降水）释放热量（凝结热），使周围环境增温。降水释放的热量是大气运动的重要能量来源。 ⑧能量交换-径流能量转化：水流从高处流向低处，重力势能转化为动能，侵蚀地表、搬运泥沙，塑造地表形态。在河流落差大的地区，水能资源丰富，可以开发水电。 ⑨能量交换-水汽输送：大气环流将海洋的水汽和热量输送到陆地，调节了海陆间的水热平衡，使沿海地区气候更加湿润温和。 ⑩地理意义：水循环维持了全球水量平衡，更新了陆地淡水资源；调节了全球热量平衡，缓解了不同纬度的热量收支不平衡；塑造了地表形态；迁移了物质和能量，联系了四大圈层；影响了全球气候和生态。 ⑪在高考中，水循环的物质迁移和能量交换是高频考点，要理解每个环节的物质迁移和能量转化，并能分析水循环的地理意义。 第三讲　生物循环与物质迁移 一、生物循环的概念 生物循环是指生物通过光合作用、呼吸作用和分解作用，使化学元素在生物与环境之间不断迁移和转化的过程。生物循环是联系有机界和无机界的纽带，是自然地理环境物质循环的重要组成部分。 生物循环的核心是：无机物→有机物→无机物的循环转化。 二、生物循环的主要环节 1. 光合作用： ①绿色植物通过叶绿体，利用太阳能，将二氧化碳和水转化为有机物（葡萄糖），并释放氧气。 ②反应式：6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂（条件：光能、叶绿体） ③意义：将无机物转化为有机物，将太阳能转化为化学能，为整个生态系统提供物质和能量基础。 2. 呼吸作用： ①生物（植物、动物、微生物）通过呼吸作用，分解有机物，释放能量，同时产生二氧化碳和水。 ②反应式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 能量 ③意义：将有机物分解为无机物，释放化学能供生命活动使用，将碳以CO₂形式归还大气。 3. 分解作用： ①微生物（细菌、真菌等分解者）将动植物遗体和排泄物中的有机物分解为无机物，归还到环境中。 ②意义：完成了有机物到无机物的最终转化，使化学元素重新回到环境中，供生产者再次利用，维持了生态系统的物质循环。 图3-1　生态系统碳循环示意图 三、碳循环 碳循环是生物循环中最重要的物质循环之一。碳是构成有机物的基本元素，在生物与环境之间不断循环。 1. 碳的存在形式： ①大气中：以二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）等气体形式存在。 ②生物体内：以有机物（糖类、脂肪、蛋白质）形式存在。 ③岩石圈中：以碳酸盐（石灰岩等）和化石燃料（煤、石油、天然气）形式存在。 ④水圈中：以溶解的二氧化碳和碳酸盐形式存在。 2. 碳循环的过程： ①大气中的CO₂通过光合作用进入植物体内，转化为有机物。 ②植物通过食物链将有机物传递给动物。 ③动植物通过呼吸作用将有机物分解，释放CO₂回到大气。 ④动植物遗体被微生物分解，释放CO₂回到大气。 ⑤部分动植物遗体被埋藏，经过漫长地质年代形成化石燃料（煤、石油、天然气）。 ⑥人类燃烧化石燃料，将化石燃料中的碳以CO₂形式释放到大气中。 ⑦海洋吸收大气中的CO₂，海洋生物通过光合作用和骨骼形成将碳固定，最终形成沉积岩。 图3-2　森林生态系统碳循环示意图 四、生物循环的意义 1. 联系有机界和无机界：生物循环将无机物转化为有机物，又将有机物分解为无机物，使生物与环境紧密联系。 2. 维持大气成分平衡：光合作用吸收CO₂释放O₂，呼吸作用吸收O₂释放CO₂，维持了大气中O₂和CO₂的平衡。 3. 促进土壤形成：生物循环（特别是微生物分解作用）促进了土壤的形成和发育，增加了土壤肥力。 4. 净化环境：生物通过吸收、分解和转化，净化了大气和水体中的污染物。 5. 储存能量：光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机物中，为生态系统提供能量。 环节 生物作用 物质转化 能量转化 光合作用 绿色植物 无机物（CO₂+H₂O）→有机物 太阳能→化学能 呼吸作用 所有生物 有机物→无机物（CO₂+H₂O） 化学能→热能+生命活动 分解作用 微生物 有机物→无机物 化学能→热能 五、解题提醒 ▲ 1. 生物循环的核心是无机物→有机物→无机物的转化。 ▲ 2. 光合作用将无机物转化为有机物，储存能量；呼吸作用和分解作用将有机物分解为无机物，释放能量。 ▲ 3. 碳循环是生物循环中最重要的循环，CO₂是关键环节。 ▲ 4. 化石燃料燃烧打破了碳循环平衡，导致全球变暖。 ▲ 5. 生物循环维持了大气中O₂和CO₂的平衡，促进了土壤形成。 六、即时演练 1. 生物循环包括哪些环节？碳是如何在生物与环境之间循环的？ 参考答案： ①生物循环的概念：生物循环是指生物通过光合作用、呼吸作用和分解作用，使化学元素在生物与环境之间不断迁移和转化的过程。生物循环是联系有机界和无机界的纽带，核心是无机物→有机物→无机物的循环转化。 ②环节一-光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用太阳能，将大气中的二氧化碳和水转化为有机物（葡萄糖），并释放氧气。反应式：6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂。光合作用将无机物转化为有机物，将太阳能转化为化学能，为整个生态系统提供物质和能量基础。 ③环节二-呼吸作用：所有生物（植物、动物、微生物）通过呼吸作用，分解有机物，释放能量供生命活动使用，同时产生二氧化碳和水。反应式：C₆H₁₂O₆+6O₂→6CO₂+6H₂O+能量。呼吸作用将有机物分解为无机物，将碳以CO₂形式归还大气。 ④环节三-分解作用：微生物（细菌、真菌等分解者）将动植物遗体和排泄物中的有机物分解为无机物（CO₂、水、无机盐），归还到环境中。分解作用完成了有机物到无机物的最终转化，使化学元素重新回到环境中供生产者再次利用。 ⑤碳循环过程-碳进入生物群落：大气中的CO₂通过绿色植物的光合作用进入植物体内，转化为有机物。植物通过食物链将有机物传递给动物，碳在生物群落内部以有机物形式传递。 ⑥碳循环过程-碳返回环境：动植物通过呼吸作用将有机物分解，释放CO₂回到大气；动植物遗体被微生物分解，释放CO₂回到大气；部分动植物遗体被埋藏，经过漫长地质年代形成化石燃料（煤、石油、天然气）；人类燃烧化石燃料，将化石燃料中的碳以CO₂形式释放到大气中；海洋吸收大气中的CO₂，海洋生物通过光合作用和骨骼形成将碳固定，最终形成沉积岩。 ⑦碳的存在形式：大气中以CO₂和CH₄等气体形式存在；生物体内以有机物形式存在；岩石圈中以碳酸盐（石灰岩）和化石燃料形式存在；水圈中以溶解的CO₂和碳酸盐形式存在。 ⑧生物循环的意义：联系有机界和无机界；维持大气中O₂和CO₂的平衡；促进土壤形成和发育；净化环境；储存能量。 ⑨人类活动的影响：人类大量燃烧化石燃料，将地质时期固定的碳快速释放到大气中，打破了碳循环的平衡，导致大气中CO₂浓度升高，引发全球变暖。同时，森林砍伐减少了光合作用对CO₂的吸收，加剧了温室效应。 ⑩在高考中，生物循环和碳循环是高频考点，要掌握光合作用、呼吸作用、分解作用三个环节，理解碳在各圈层间的循环路径，并能分析人类活动对碳循环的影响。 第四讲　地质循环与物质迁移 一、地质循环的概念 地质循环（岩石圈物质循环）是指岩石圈中的岩石，在内外力作用下不断转化的过程。岩浆、岩浆岩、沉积岩和变质岩之间相互转化，构成了完整的物质循环。 地质循环是自然地理环境中最重要的物质循环之一，它塑造了地表形态，形成了丰富的矿产资源，同时也影响了土壤的发育和生物的生存环境。 二、三大类岩石 1. 岩浆岩（火成岩）： ①成因：岩浆冷却凝固形成。 ②侵入岩：岩浆在地下缓慢冷却凝固形成，如花岗岩（颗粒粗大、质地坚硬）。 ③喷出岩：岩浆喷出地表快速冷却凝固形成，如玄武岩（颗粒细小、有气孔）。 2. 沉积岩： ①成因：裸露在地表的岩石经风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩作用形成。 ②特点：具有层理构造，常含有化石。 ③典型：石灰岩（化学沉积）、砂岩（机械沉积）、页岩（机械沉积）、煤（生物沉积）。 3. 变质岩： ①成因：已生成的岩石在高温、高压条件下，成分和结构发生改变形成。 ②特点：具有片理构造，质地坚硬。 ③典型：大理岩（石灰岩变质）、板岩（页岩变质）、片麻岩（花岗岩变质）、石英岩（砂岩变质）。 图4-1　三大类岩石转化示意图 三、岩石圈物质循环的过程 1. 岩浆→岩浆岩：岩浆上升冷却凝固，形成岩浆岩（侵入岩或喷出岩）。 2. 岩浆岩→沉积岩：岩浆岩裸露地表，经风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩作用，形成沉积岩。 3. 岩浆岩/沉积岩→变质岩：岩浆岩或沉积岩在地下深处高温、高压条件下，发生变质作用，形成变质岩。 4. 各类岩石→岩浆：各类岩石在地下深处高温条件下，发生重熔再生作用，形成新的岩浆。 5. 沉积岩→新的沉积岩：沉积岩经外力作用可形成新的沉积岩。 6. 变质岩→沉积岩：变质岩经外力作用可形成沉积岩。 图4-2　三大类岩石相互转化关系图 四、地质循环中的物质迁移 1. 内力作用下的物质迁移： ①岩浆活动：岩浆从地幔上升到地壳，甚至喷出地表，将地球内部的物质带到地表。 ②地壳运动：地壳的抬升和下沉，使岩石圈物质发生大规模迁移。 ③变质作用：岩石在高温高压下成分和结构改变，发生物质重组。 2. 外力作用下的物质迁移： ①风化作用：岩石在地表发生崩解和分解，产生碎屑物质。 ②侵蚀作用：流水、风力、冰川、海浪等对地表岩石进行破坏。 ③搬运作用：被风化和侵蚀的产物被流水、风、冰川等搬运到其他地方。 ④沉积作用：被搬运的物质在适当的场所沉积下来。 ⑤固结成岩作用：沉积物经过压密、胶结形成沉积岩。 图4-3　岩石圈物质循环与大气受热过程综合示意图 转化方向 地质作用 能量来源 典型案例 岩浆→岩浆岩 冷却凝固 地球内能 花岗岩、玄武岩 岩浆岩→沉积岩 外力作用（风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩） 太阳能 砂岩、石灰岩 岩石→变质岩 变质作用（高温高压） 地球内能 大理岩、板岩 岩石→岩浆 重熔再生 地球内能 岩浆 五、解题提醒 ▲ 1. 地质循环是岩浆、岩浆岩、沉积岩、变质岩之间的相互转化。 ▲ 2. 只有一个箭头指出的是岩浆（重熔再生指向岩浆），三个箭头指向的是岩浆。 ▲ 3. 沉积岩有层理构造和化石，变质岩有片理构造。 ▲ 4. 内力作用能量来自地球内能，外力作用能量来自太阳能。 ▲ 5. 石灰岩变质成大理岩，页岩变质成板岩，砂岩变质成石英岩。 六、即时演练 1. 三大类岩石是如何相互转化的？地质循环的能量来源是什么？ 参考答案： ①地质循环的概念：地质循环（岩石圈物质循环）是指岩石圈中的岩石在内外力作用下不断转化的过程。岩浆、岩浆岩、沉积岩和变质岩之间相互转化，构成了完整的物质循环。 ②岩浆→岩浆岩：岩浆上升冷却凝固形成岩浆岩。在地下缓慢冷却凝固形成侵入岩（如花岗岩，颗粒粗大、质地坚硬）；喷出地表快速冷却凝固形成喷出岩（如玄武岩，颗粒细小、有气孔构造）。这一过程的能量来自地球内能（放射性元素衰变产生的热能）。 ③岩浆岩→沉积岩：岩浆岩裸露地表后，经风化作用（崩解和分解）、侵蚀作用（流水、风、冰川等破坏）、搬运作用（被搬运到其他地方）、沉积作用（在适当场所沉积）、固结成岩作用（压密、胶结）形成沉积岩。沉积岩具有层理构造，常含有化石。典型岩石有石灰岩（化学沉积）、砂岩（机械沉积）、页岩（机械沉积）、煤（生物沉积）。这一过程的能量来自太阳能（外力作用的动力）。 ④岩浆岩/沉积岩→变质岩：已生成的岩石（岩浆岩或沉积岩）在地下深处高温、高压条件下，成分和结构发生改变，形成变质岩。变质岩具有片理构造，质地坚硬。典型岩石有大理岩（石灰岩变质）、板岩（页岩变质）、片麻岩（花岗岩变质）、石英岩（砂岩变质）。这一过程的能量来自地球内能。 ⑤各类岩石→岩浆：各类岩石在地下深处高温条件下，发生重熔再生作用，形成新的岩浆。这一过程的能量来自地球内能。 ⑥其他转化路径：沉积岩经外力作用可形成新的沉积岩；变质岩经外力作用可形成沉积岩；变质岩也可直接重熔再生为岩浆。 ⑦判读技巧：在岩石圈物质循环图中，三个箭头指向的是岩浆（因为各类岩石都可重熔再生为岩浆）；只有一个箭头指出的是岩浆（岩浆只能冷却凝固形成岩浆岩）；岩浆岩和变质岩都可以经过外力作用形成沉积岩；岩浆岩和沉积岩都可以经过变质作用形成变质岩。 ⑧能量来源：内力作用（冷却凝固、变质作用、重熔再生、地壳运动）的能量来自地球内能（放射性元素衰变产生的热能）；外力作用（风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩）的能量来自太阳能（太阳辐射能）和重力能。 ⑨地质循环的意义：塑造了地表形态（内力作用形成高山和盆地，外力作用削高填低）；形成了丰富的矿产资源（如煤、石油、金属矿）；影响了土壤的发育和生物的生存环境；维持了岩石圈的物质平衡。 ⑩在高考中，岩石圈物质循环是高频考点，要掌握三大类岩石的成因、特点和典型代表，理解各类岩石之间的转化关系和地质作用，能判读物质循环示意图。 第五讲　三大循环的联系与综合 一、三大循环的相互联系 水循环、生物循环和地质循环不是孤立进行的，而是相互联系、相互渗透、相互制约的，共同构成了自然地理环境的物质迁移和能量交换系统。 1. 水循环与生物循环的联系： ①水是生物生存的必要条件，生物循环离不开水。 ②植物蒸腾是水循环的重要环节，影响陆地降水。 ③生物循环（光合作用）产生的氧气和有机物影响水的化学成分。 ④水体中的生物（如浮游植物）通过光合作用吸收CO₂，影响碳循环。 2. 水循环与地质循环的联系： ①流水是外力作用的主要动力，水循环中的地表径流侵蚀、搬运和沉积，塑造了地表形态，促进了沉积岩的形成。 ②地下水的溶蚀作用形成喀斯特地貌，促进了石灰岩的溶解和沉积。 ③冰川的侵蚀和堆积作用形成冰川地貌和冰碛物。 ④地质循环形成的地形（山脉、盆地）影响水循环的路径和速度。 3. 生物循环与地质循环的联系： ①生物风化作用（植物根系、微生物）加速了岩石的风化，促进了土壤的形成。 ②生物沉积作用形成了煤、石油、石灰岩（生物礁）等沉积岩。 ③地质循环形成的土壤和地形影响了生物的分布和生长。 ④火山活动（地质循环）释放的CO₂和矿物质影响了生物循环。 图5-1　生态系统碳循环与化石燃料综合示意图 二、圈层间的物质交换 四大圈层（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）之间通过三大循环进行着频繁的物质交换： 1. 大气圈与水圈：蒸发（水→大气）、降水（大气→水）、气体溶解（O₂、CO₂溶于水）。 2. 大气圈与岩石圈：火山喷发（岩石圈→大气，释放气体和尘埃）、大气沉降（大气→岩石圈，颗粒物沉降）。 3. 大气圈与生物圈：光合作用（大气→生物，CO₂→有机物）、呼吸作用（生物→大气，释放CO₂）。 4. 水圈与岩石圈：流水侵蚀（岩石圈→水圈，泥沙进入水体）、沉积（水圈→岩石圈，泥沙沉积成岩）、地下水（水圈↔岩石圈）。 5. 水圈与生物圈：生物吸收水分（水→生物）、生物排泄和分解（生物→水）。 6. 岩石圈与生物圈：生物风化（生物→岩石圈，加速岩石分解）、土壤提供养分（岩石圈→生物）、生物沉积（生物→岩石圈，形成化石燃料和生物岩）。 三、能量流动 自然地理环境中的能量主要来自两个方面： 1. 太阳能：是水循环、生物循环和外力作用的主要能量来源。太阳能通过蒸发、光合作用、风力作用等进入自然地理环境，在各要素间传递和转化。 2. 地球内能：是内力作用（岩浆活动、地壳运动、变质作用）的能量来源，来自地球内部放射性元素的衰变。 能量流动的特点： ①单向流动：能量从太阳能（或地球内能）进入系统，经过各要素传递，最终以热能形式散失，不能循环利用。 ②逐级递减：能量在传递过程中逐级递减，营养级越高，获得的能量越少。 ③物质可以循环利用，能量只能单向流动。 图5-2　生态系统物质循环（植物-动物-微生物-大气） 循环类型 联系的圈层 迁移的主要物质 能量来源 水循环 大气圈、水圈、岩石圈、生物圈 水、溶解盐类、泥沙 太阳能、重力能 生物循环 大气圈、水圈、岩石圈、生物圈 碳、氮、氧、有机物 太阳能 地质循环 岩石圈、大气圈、水圈、生物圈 岩石、矿物质、气体 地球内能、太阳能 四、解题提醒 ▲ 1. 三大循环相互联系、相互渗透，共同构成物质迁移和能量交换系统。 ▲ 2. 水循环是联系四大圈层的纽带，水是最活跃的物质。 ▲ 3. 物质可以循环利用，能量只能单向流动、逐级递减。 ▲ 4. 能量主要来自太阳能（外力、生物、水循环）和地球内能（内力作用）。 ▲ 5. 生物沉积形成煤、石油、石灰岩，是生物循环与地质循环的交汇点。 五、即时演练 1. 水循环、生物循环和地质循环之间有什么联系？举例说明。 参考答案： ①三大循环的关系：水循环、生物循环和地质循环不是孤立进行的，而是相互联系、相互渗透、相互制约的，共同构成了自然地理环境的物质迁移和能量交换系统。水是联系三大循环最活跃的物质。 ②水循环与生物循环的联系：水是生物生存的必要条件，生物循环离不开水。植物从土壤中吸收水分，通过蒸腾作用将水分释放到大气中，蒸腾是水循环的重要环节，影响陆地降水。生物光合作用产生的氧气溶解在水中，影响水生生物的生存。水体中的浮游植物通过光合作用吸收CO₂，是碳循环的重要组成部分。 ③水循环与地质循环的联系：流水是外力作用的主要动力。水循环中的地表径流侵蚀地表、搬运泥沙、在低洼处沉积，塑造了冲积扇、冲积平原、三角洲等地貌，促进了沉积岩的形成。地下水的溶蚀作用形成喀斯特地貌（溶洞、石笋、石柱），促进了石灰岩的溶解和再沉积。冰川的侵蚀和堆积作用形成U型谷、冰斗、冰碛丘陵等冰川地貌。反过来，地质循环形成的地形（山脉、盆地）影响了水循环的路径和速度，如山脉阻挡水汽形成迎风坡降水。 ④生物循环与地质循环的联系：生物风化作用（植物根系劈裂岩石、微生物分解岩石）加速了岩石的风化，促进了土壤的形成。生物沉积作用形成了煤（植物遗体堆积）、石油（海洋生物遗体堆积）、石灰岩（珊瑚礁和贝壳堆积）等沉积岩，这些是生物循环与地质循环的交汇点。反过来，地质循环形成的土壤和地形影响了生物的分布和生长，如肥沃的冲积平原农业发达。火山活动释放的CO₂和矿物质为生物提供了养分。 ⑤综合案例-石灰岩的形成与喀斯特地貌：海洋中的珊瑚和贝类吸收水中的碳酸钙，形成骨骼和外壳（生物循环）；生物死亡后骨骼沉积，经过固结成岩形成石灰岩（地质循环）；石灰岩出露地表后，被含有CO₂的水溶蚀（水循环+生物循环产生的CO₂），形成喀斯特地貌（地质循环+水循环）。这个过程涉及了三大循环的共同作用。 ⑥综合案例-煤炭的形成：古代植物通过光合作用固定太阳能（生物循环）；植物死亡后被埋藏在地下，经过漫长的地质年代和复杂的生物化学变化，形成煤炭（地质循环+生物循环）；人类开采煤炭并燃烧，将碳以CO₂形式释放到大气中（人类活动+生物循环）；CO₂增加导致全球变暖，影响水循环（蒸发加剧、降水格局变化）。 ⑦能量联系：三大循环的能量最终都来自太阳能（水循环的蒸发、生物循环的光合作用、外力作用的风化侵蚀）和地球内能（地质循环的内力作用）。能量在系统中单向流动、逐级递减，最终以热能形式散失到宇宙空间。 ⑧在高考中，三大循环的综合联系是综合题的常见考点，要理解三大循环之间的相互作用，能结合具体案例（如喀斯特地貌、煤炭形成、土壤发育）分析三大循环的共同作用。 第六讲　人类活动与物质循环 一、人类活动对水循环的影响 1. 改变地表径流： ①修建水库：调节径流的时间分配，丰水期蓄水、枯水期放水。 ②跨流域调水：调节径流的空间分布，如南水北调。 ③引水灌溉：减少下游径流量，可能导致下游断流。 ④城市化：地面硬化减少下渗，增加地表径流，加剧城市内涝。 2. 影响下渗和地下径流： ①过度开采地下水：导致地下水位下降，形成地下水漏斗区，引发地面沉降。 ②城市地面硬化：减少雨水下渗，地下径流减少。 3. 影响蒸发和降水： ①植树造林：增加蒸腾，改善局部气候。 ②围湖造田：减少湖泊面积，减少蒸发，调节气候能力下降。 ③温室效应：全球变暖导致蒸发加剧，改变降水格局。 二、人类活动对生物循环的影响 1. 破坏植被： ①森林砍伐：减少光合作用，降低对CO₂的吸收能力，加剧全球变暖。 ②植被破坏导致水土流失、生物多样性减少、生态系统退化。 2. 燃烧化石燃料： ①将地质时期固定的碳快速释放到大气中，导致CO₂浓度升高。 ②打破了碳循环的平衡，引发全球变暖、海平面上升等问题。 3. 农业活动： ①化肥使用：增加了氮、磷等元素的输入，导致水体富营养化。 ②农药使用：污染土壤和水体，危害生物多样性。 ③开垦荒地：破坏原生植被，改变生物循环路径。 4. 环境污染： ①工业废水和生活污水排放：污染水体，影响水生生物循环。 ②大气污染：酸雨影响植物生长和土壤微生物。 三、人类活动对地质循环的影响 1. 开采矿产： ①开采煤炭、石油、金属矿等，改变了岩石圈的物质分布。 ②采矿破坏地表植被和地形，引发水土流失和地面塌陷。 2. 工程建设： ①修建水库、道路、城市等，改变了地表形态和物质迁移路径。 ②大型工程可能诱发地震、滑坡等地质灾害。 3. 农业活动： ①梯田建设改变了山坡形态和水土流失过程。 ②灌溉导致土壤盐碱化，改变了土壤的物质组成。 四、可持续发展与物质循环 1. 遵循自然规律：人类活动应遵循自然地理环境的整体性规律，不能破坏物质循环的平衡。 2. 节约用水：提高水资源利用效率，减少对水循环的干扰。 3. 保护植被：植树造林，恢复生态，增强生物循环的调节能力。 4. 减少碳排放：开发清洁能源，减少化石燃料使用，维护碳循环平衡。 5. 合理开发矿产：科学开采，恢复矿区生态，减少对地质循环的干扰。 6. 循环经济：实现资源的循环利用，减少废弃物排放。 人类活动 影响的循环 主要影响 后果 修建水库 水循环 调节径流时间分配 下游泥沙减少、三角洲萎缩 跨流域调水 水循环 调节径流空间分布 调出区水量减少 城市化 水循环 减少下渗、增加地表径流 城市内涝、地下水下降 砍伐森林 生物循环 减少光合作用、CO₂吸收 全球变暖、水土流失 燃烧化石燃料 生物循环 释放CO₂ 全球变暖、海平面上升 化肥农药 生物循环 增加氮磷输入、污染 水体富营养化、生物减少 开采矿产 地质循环 改变岩石圈物质分布 地面塌陷、生态破坏 过度开采地下水 水循环 地下水位下降 地面沉降、海水入侵 五、解题提醒 ▲ 1. 人类活动对水循环的影响主要是改变地表径流和下渗。 ▲ 2. 燃烧化石燃料和砍伐森林是影响碳循环的主要人类活动。 ▲ 3. 人类活动打破了物质循环的平衡，导致全球变暖等环境问题。 ▲ 4. 可持续发展要求人类活动遵循整体性规律，维护循环平衡。 ▲ 5. 分析人类活动影响时，要从“牵一发而动全身”的整体性角度分析。 六、即时演练 1. 人类活动是如何影响三大物质循环的？举例说明。 参考答案： ①对水循环的影响-改变地表径流：人类通过修建水库调节径流的时间分配（丰水期蓄水、枯水期放水），通过跨流域调水（如南水北调）调节径流的空间分布，通过引水灌溉减少下游径流量（可能导致下游断流，如黄河下游曾频繁断流）。城市化导致地面硬化，减少雨水下渗，增加地表径流，加剧城市内涝。 ②对水循环的影响-影响地下径流：过度开采地下水导致地下水位下降，形成地下水漏斗区，引发地面沉降（如上海、北京曾出现严重地面沉降）和海水入侵（沿海地区）。城市地面硬化减少下渗，地下径流减少，地下水位下降。 ③对水循环的影响-影响蒸发和降水：植树造林增加蒸腾，改善局部气候；围湖造田减少湖泊面积，蒸发减少，调节气候能力下降；温室效应导致全球变暖，蒸发加剧，改变全球降水格局。 ④对生物循环的影响-破坏植被：森林砍伐减少了光合作用，降低了对CO₂的吸收能力，加剧全球变暖。植被破坏还导致水土流失、生物多样性减少、生态系统退化。 ⑤对生物循环的影响-燃烧化石燃料：人类大量燃烧煤、石油、天然气，将地质时期固定的碳快速释放到大气中，导致大气中CO₂浓度升高，打破了碳循环的平衡，引发全球变暖、海平面上升、极端天气增多等问题。 ⑥对生物循环的影响-农业活动：大量使用化肥增加了氮、磷等元素的输入，随径流进入水体，导致水体富营养化（水华、赤潮）；农药使用污染土壤和水体，危害生物多样性；开垦荒地破坏原生植被，改变生物循环路径。 ⑦对生物循环的影响-环境污染：工业废水和生活污水排放污染水体，影响水生生物的生存和生物循环；大气污染（SO₂、NOₓ）形成酸雨，影响植物生长和土壤微生物活性。 ⑧对地质循环的影响-开采矿产：人类开采煤炭、石油、金属矿等，改变了岩石圈的物质分布。采矿破坏地表植被和地形，引发水土流失和地面塌陷。煤炭和石油的开采还加速了地质循环中化石燃料的消耗。 ⑨对地质循环的影响-工程建设：修建水库、道路、城市等大型工程，改变了地表形态和物质迁移路径。水库蓄水可能诱发地震，边坡开挖可能引发滑坡和泥石流。 ⑩对地质循环的影响-农业活动：梯田建设改变了山坡形态和水土流失过程；不合理灌溉导致地下水位上升，蒸发旺盛，引发土壤盐碱化，改变了土壤的物质组成。 ⑪综合影响：人类活动对三大循环的影响不是孤立的，而是相互关联的。例如，砍伐森林（生物循环）→水土流失（水循环+地质循环）→河流含沙量增加（水循环）→下游泥沙淤积（地质循环）→洪涝灾害加剧。这体现了“牵一发而动全身”的整体性原理。 ⑫可持续发展对策：节约用水、保护植被、减少碳排放、合理开发矿产、发展循环经济，遵循自然地理环境的整体性规律，维护物质循环的平衡。 ⑬在高考中，人类活动对物质循环的影响是高频考点，要能结合具体案例（如修建水库、城市化、砍伐森林、燃烧化石燃料）分析人类活动对三大循环的影响，并从整体性角度分析连锁反应。 附录　物质迁移与能量交换速查表 知识点 核心内容 整体性 各要素通过物质迁移和能量交换形成相互联系的整体 三大循环 水循环、生物循环、岩石圈物质循环（地质循环） 水循环环节 蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流、地下径流 水循环类型 海陆间循环（大循环）、陆地内循环、海上内循环 水循环意义 更新淡水、调节热量、塑造地貌、迁移物质、联系圈层 生物循环环节 光合作用、呼吸作用、分解作用 光合作用 CO₂+H₂O→有机物+O₂，太阳能→化学能 呼吸作用 有机物+O₂→CO₂+H₂O+能量，释放能量 分解作用 微生物分解有机物为无机物，归还环境 碳循环关键 CO₂是核心，光合作用吸收、呼吸和燃烧释放 三大类岩石 岩浆岩（冷却凝固）、沉积岩（外力作用）、变质岩（变质作用） 沉积岩特点 层理构造、含化石 变质岩特点 片理构造、质地坚硬 重熔再生 各类岩石→岩浆，三个箭头指向岩浆 能量来源 太阳能（外力、生物、水循环）、地球内能（内力作用） 能量流动特点 单向流动、逐级递减，物质可循环 圈层联系 四大圈层通过三大循环进行物质交换 人类影响 改变径流、破坏植被、燃烧化石燃料、开采矿产 整体性表现 牵一发而动全身，一个要素变化引发连锁反应 对比项 水循环 生物循环 地质循环 迁移物质 水、泥沙、溶解盐类 碳、氮、氧、有机物 岩石、矿物质 主要环节 蒸发、降水、径流 光合、呼吸、分解 冷却凝固、外力、变质、重熔 能量来源 太阳能、重力能 太阳能 地球内能、太阳能 循环范围 四大圈层 生物圈与其他圈层 岩石圈与其他圈层 人类影响 修水库、调水、城市化 砍伐森林、燃烧化石燃料 采矿、工程建设 岩石类型 成因 典型代表 特点 岩浆岩-侵入岩 岩浆地下冷却凝固 花岗岩 颗粒粗大、坚硬 岩浆岩-喷出岩 岩浆喷出地表冷却 玄武岩 颗粒细小、有气孔 沉积岩 外力作用（风化侵蚀搬运沉积固结成岩） 石灰岩、砂岩、页岩、煤 层理构造、含化石 变质岩 高温高压变质作用 大理岩、板岩、片麻岩、石英岩 片理构造、坚硬 ◆ 记忆口诀：“整体性是核心，三大循环连圈层；水循蒸发降水径，生物光合呼吸分；地质岩浆三类岩，冷却外力变质熔；物质可循环，能量单向流；人类活动要适度，可持续发展是出路。” 学科网（北京）股份有限公司 $